Модуляция света

Модуля'ция све'та, модуляция колебаний электромагнитного излучения оптического диапазона (видимого света, ультрафиолетового и инфракрасного излучений). При М. с. изменяются амплитуда (и следовательно, интенсивность), фаза, частота или поляризация световых колебаний. В любом из этих случаев в конечном счёте меняется совокупность частот, характеризующая излучение, - его гармонический состав. М. с. позволяет «нагружать» световой поток информацией, которая переносится светом и может быть затем извлечена и использована. В принципе количество информации, которое можно передать, модулируя колебания какого-либо вида, тем более велико, чем выше частота этих колебаний (в частности, потому, что с возрастанием частоты модулируемых колебаний - т. н. несущей частоты - появляется возможность увеличить ширину полосы частот модулирующих сигналов; частоты модулирующих колебаний должны быть меньше несущей). Частоты видимого света 10 ¹⁵-10 ¹⁶ гц,а всего диапазона оптического излучения - от 10 ¹²до 10 ²⁰ гц,т. е. значительно выше, чем у других колебаний, модулируемых с целью передачи информации. Это (а также нередко невозможность решить техническую или научную задачу, не используя оптическое излучение) обусловливает важность и перспективность М. с.

  Во многих технических применениях частота модулирующего сигнала настолько мала по сравнению с частотой используемого оптического излучения, что изменение его гармонического состава пренебрежимо мало, и под М. с. понимают периодическое или непериодическое изменение лишь интенсивности излучения. Простейшим, известным с древности примером такой М. с. является световая сигнализация с прерыванием светового потока. В современной технике при подобной М. с. часто важна форма оптических сигналов, которую выбирают наиболее удобной для выполнения конкретной задачи. Это могут быть кратковремеменные импульсы света, сигналы, близкие к прямоугольным, гармоническим и т. д.

  Т. н. естественная М. с. происходит уже при испускании света элементарными излучателями (атомами, молекулами, ионами). Конечность времени «высвечивания» таких излучателей (~ 10 ^-8-10 ^-9 сек) приводит к некоторому разбросу частот испускаемого ими излучения (см. Монохроматический свет ) .Естественная М. с. имеет место также при рассеянии света и различных взаимодействиях излучателей между собой. Она позволяет изучать процессы как в отдельных излучателях, так и в их системах (см., например, Комбинационное рассеяние света, Мандельштама - Бриллюэна рассеяние) .

 Во многих случаях, однако, естественное световое излучение можно с достаточной степенью точности рассматривать как монохроматическое (как гармонические колебания одной единственной частоты) и модулировать его принудительно. Различают внутреннюю М. с., осуществляемую в самом источнике излучения, и внешнюю, производимую с помощью специальных устройств, называемых модуляторами света. (Этими же терминами пользуются и применительно к упомянутой выше «грубой» модуляции немонохроматического света, при которой изменения спектрального состава излучения не играют существенной роли.) Приёмники света всех типов реагируют только на изменение интенсивности света, т. е. амплитуды его колебаний. Поэтому на практике и частотную М. с. (ЧМ), и фазовую (ФМ), и модуляцию по поляризации (ПМ) преобразуют тем или иным способом в амплитудную М. с. (AM) - либо непосредственно в схеме модулятора, либо перед фотоприёмником (т. н. гетеродинный приём). При этом гармонический состав амплитудно-модулированного света зависит от первоначального вида М. с. и способа её преобразования в AM.

  Главными параметрами, характеризующими AM света, являются: основная частота и ширина полосы частот модулирующего сигнала, глубина модуляции m= ( I _mах- I _min)/( I _max+ I _min) ( I- световой поток), а также абсолютное значение амплитуды модуляции и прозрачность модулятора (от них зависит мощность сигнала, регистрируемого приёмником). Внутреннюю AM света осуществляют, например, меняя по требуемому закону напряжение и ток питания искусственных источников излучения. Наиболее эффективен этот метод для газоразрядных источников света и полупроводниковых излучателей. Внутренняя М. с. широко применяется также в лазерах (см. ниже).

  Простейшими модуляторами света являются механические устройства, позволяющие прерывать на некоторые заданные интервалы времени световой поток. К ним относятся вращающиеся диски с отверстиями ( обтюраторы ) , растры,колеблющиеся или вращающиеся заслонки, зеркала, призмы, а также устройства, в которых происходит управляемое модулирующим (не оптическим) сигналом нарушение оптического контакта.Другой класс приборов, используемых для внешней AM света, составляют модуляторы, действие которых основано на управлении поглощением света в полупроводниках (см. также Полупроводниковые приборы, Электрооптика) .Это поглощение зависит от концентрации и подвижности свободных носителей заряда в полупроводнике (свободных электронов и дырок ) и может управляться изменением в нём напряжения или тока. Для создания модуляторов света перспективны также прозрачные ферриты и антиферромагнетики,изучение свойств которых началось в 60-е гг. 20 в. (см. Магнитооптика ) .

 Механические модуляторы обеспечивают максимальную прозрачность и глубину модуляции, но работают при частотах модулирующего сигнала не свыше 10 ⁷ гци не допускают быстрой перестройки частоты (узкополосны). Полупроводниковые модуляторы в принципе могут осуществлять М. с. при частотах до 10 ¹⁰-10 ¹¹ гцс шириной полосы, ограничиваемой только параметрами радиотехнической схемы, однако глубина М. с. в таких модуляторах и их общая эффективность невелики вследствие большого поглощения света в полупроводниках и малой электрической прочности полупроводниковых материалов.

  Наиболее часто для М. с. используют эффекты, приводящие к изменению преломления показателя оптической среды под действием внешнего поля (модулирующего сигнала), - электрооптические ( Керра эффект и Поккельса эффект ) ,магнитооптический ( Фарадея эффект ) и акустооптический. В модуляторах, работающих на этих эффектах, происходит ФМ света (с последующим преобразованием её в AM); поэтому их называют также фазовыми ячейками. Частоты модулирующих сигналов в большинстве оптических сред, заполняющих фазовые ячейки, могут достигать 10 ¹¹ гц.

 При использовании электрооптического эффекта применяют либо схемы типа рис. , а ,в которых AM является результатом интерференции двух или нескольких ФМ лучей света (см. Интерференция света ) ,либо поляризационные схемы ( рис. , б) ;в них ФМ двух взаимно перпендикулярных составляющих линейно-поляризованного света приводит к ПМ, а её преобразование в AM осуществляется в анализаторе (см. Керра ячейка, Поляризация света, Поляризационные приборы) .

 При использовании эффекта Фарадея ( вращения плоскости поляризации света в магнитном поле) AM света осуществляется по схеме, которая аналогична показанной на рис. , б. Частота и ширина полосы частот М. с. электро- или магнитооптическими ячейками в основном определяются параметрами схемы, управляющей их действием, и могут быть сравнительно велики.

  Акустооптический эффект заключается в изменении показателя преломления среды под действием упругих напряжений, вызванных акустическими (ультразвуковыми и гиперзвуковыми, см. Гиперзвук ) волнами в этой среде. В твёрдых телах (в отличие от жидкостей и газов) при этом дополнительно возникает двойное лучепреломление.Периодическое изменение направления распространения света в жидкости при прохождении через неё низкочастотной ультразвуковой волны приводит к сканированию светового луча. В поле высокочастотной акустической волны микропериодические изменения показателя преломления образуют структуру, представляющую для света фазовую дифракционную решётку.Дифракция света на бегущей в среде или стоячей (см. Стоячие волны ) акустической волне позволяет осуществить AM света по схеме рис. , в .В твёрдых телах возможна AM света с помощью акустических волн и в поляризационных схемах типа рис. , б (за счёт двойного лучепреломления). Область частот модулирующих сигналов при акустооптических методах М. с. обширна (вплоть до СВЧ диапазона), однако из-за малой скорости звука по сравнению со скоростью света ширина полосы частот невелика - не более 1ё2Ч10 ⁶ гц.

 Общая эффективность М. с. в значительной степени зависит от параметров световых пучков. Появление лазеров-вследствие свойственной их излучению высокой степени монохроматичности, малой расходимости и большой энергетической светимости - позволило создать экономичные и эффективные модуляторы по схемам, совершенно непригодным для некогерентных источников света. Оказалось возможным применить некоторые методы внешней модуляции для внутренней модуляции лазеров (модулируя добротность их открытых резонаторов или - в полупроводниковых лазерах и газовых лазерах-импульсное питание). М. с. в лазерах используют не только для ввода информации, но и для увеличения мощности излучения (в ряде случаев - на несколько порядков). В твердотельных лазерах, работающих в режиме модуляции добротности резонаторов с помощью ячеек («затворов»), наполненных просветляющимися (при облучении мощным световым пучком) жидкостями, получены наиболее короткие из известных световых импульсов - длительностью ~ 10 ^-11-10 ^-12 сек,что соответствует полосе частот 10 ¹¹-10 ¹² гц.

 М. с. широко применяется в научных исследованиях, в частности при изучении процессов, возбуждаемых светом в веществе, - люминесценции, фотопроводимости,фотохимических реакций и пр.; в оптической локации,служащей для измерения расстояний и скоростей движущихся объектов (см. также Светодальномер, Электрооптический дальномер) ;в системах оптической связи,оптической звукозаписи, в оптоэлектронике, фототелеграфиии телевидении;при измерении и сравнении световых потоков (см. Фотометрия ) ;измерении малых и сверхмалых (до 10 ^-12-10 ^-13 сек) промежутков времени. Кодирование, декодирование и запись информации с помощью М. с. используется в вычислительной технике.Акустические методы М. с. применяются в аналоговых вычислительных машинах.

  Лит.:Рытов С. М., Модулированные колебания и волны, «Тр. Физического института АН СССР», 1940, т. 2, № 1; Модуляция и отклонение оптического излучения, М., 1967; Адрианова И. И. [и др.], Фазовая светодальнометрия и модуляция оптического излучения, «Оптико-механическая промышленность», 1970, № 4; Мустель Е. Р., Парыгин В. Н., Методы модуляции и сканирования света, М., 1970; Фабелинский И. Л., Как изучаются быстропротекающие процессы, «Природа», 1973, № 3.

  И. И. Андрианова.

Схемы модуляторов света. I ₀- входной световой поток, I- выходной модулированный световой поток. а - интерференционный модулятор. Действие управляющего (модулирующего) напряжения Uна фазовую ячейку 1 приводит, в результате изменения показателя преломления среды, заполняющей ячейку, к сдвигу интерференционного максимума в выходном потоке I. Соответственно меняется интенсивность света на выходе модулятора (интерферируют лучи, отражающиеся от зеркал 2 и 3; 4 - полупрозрачное светоотделительное зеркало, 5 - выходное световое окно); б - поляризационный модулятор. Поляризатор 1 и анализатор 3 первоначально скрещены и не пропускают свет. Под действием модулирующего сигнала Uплоскость поляризации света в электро- или магнитооптической ячейке 2 поворачивается (или линейная поляризация преобразуется в эллиптическую), и на выходе появляется световой сигнал; в - дифракционный модулятор. Колебания электроокустического преобразователя (пьезокристаллической или пьезокерамической пластинки) 1 с частотой Fсоздают в акустооптической среде 2 ультразвуковую волну, действующую на входной световой поток аналогично дифракционной решётке. В фокальной плоскости объектива 4 периодически возникает и исчезает (в момент прохождения стоячей волны через нуль или при модуляции бегущей акустической волной) дифракционная картина, в каждом максимуме которой (напр., в нулевом, выделяемом щелью 5) интенсивность света промодулирована с частотой 2 fили частотой бегущей волны. 3 - отражатель (или поглотитель) ультразвука.

Модус

Мо'дус(от лат. modus - мера, способ, образ, вид), термин, используемый в логике, юриспруденции (см., например, Модус вивенди ) и философии. В традиционной (силлогистической) логике М. называют разновидности силлогизмов (умозаключений), определяемые количеством, формой и взаимозависимостью их посылок и заключений. Термин этот перешёл и в современную формальную (математическую) логику. Например, modus ponens - это не что иное, как «правило заключения», или «правило отделения», т. е. правило вывода (см. Логика, Логика предикатов) ,согласно которому из посылок вида Аи АЙ В(Й - знак импликации, читаемый как «влечёт») можно получить заключение В. См. Силлогистика.

Модус вивенди

Мо'дус виве'нди(лат. modus vivendi - образ жизни, способ существования), дипломатический термин, применяемый для обозначения временных или предварительных соглашений, которые впоследствии предполагается заменить другими, более постоянного характера или более подробными. Документ, устанавливающий М. в., может и не носить этого наименования, а представлять собой обычное соглашение или даже конвенцию за подписью обеих сторон, чаще всего М. в. устанавливается в форме обмена нотами.

Модус проседенди

Мо'дус проседе'нди(лат. modus procedendi - образ действий), дипломатический термин, применяемый для обозначения соглашения, устанавливающего, каким образом и в каком порядке должно быть выполнено какое-либо обязательство или действие.

Модфа

Мо'дфа,один из первых видов ручного огнестрельного оружия, применявшегося арабами в 12-13 вв. М. представляла собой металлический ствол (трубку) небольшого диаметра, прикрепленный к древку; стреляла с сошки круглым металлическим снарядом, который назывался бондоком (по-арабски - орех). Заряд состоял из порошкообразной смеси селитры, угля и серы, зажигался через затравочное отверстие раскалённым прутом.

Стрельба из модфы (старинная гравюра).

Моевка

Мо'евка,обыкновенная моевка, трёхпалая чайка (Rissa tridactyla), птица семейства чаек. Длина тела около 40 см,весит около 400 г.Спина и крылья сверху голубовато-серые, маховые - чёрные, с белыми пятнами у вершин; остальное оперение белое. Распространена в северных частях Атлантического и Тихого океанов, а также в Северном Ледовитом океане. Гнездится на скалах морских побережий и островов колониями (до нескольких десятков тысяч пар). Вместе с кайрами М. образуют основное население птичьих базаров.Гнездо из травы и ила строят на уступах скал. В кладке 2-3 яйца. Насиживают оба родителя около 25 суток. Птенцы оперяются и начинают летать в месячном возрасте. Вне сезона размножения М. широко кочуют по морям; питаются мелкими рыбами и беспозвоночными, крых захватывают с поверхности воды. На Командорских и Алеутских островах гнездится красноногая М. (R. brevirostris).

Моевка с птенцами.

Моечная овощная машина

Мо'ечная овощна'я маши'на, машина для мойки помидоров, огурцов и др. овощей перед переработкой или отправкой их на реализацию. Используемая в СССР машина ( рис. ) имеет ковш для загрузки овощей вручную в планчатый моечный барабан, погруженный в водяную ванну и имеющий внутри шнек, который перемешивает при мойке овощи, продвигает их к выходному концу барабана и сбрасывает на транспортёр для выгрузки овощей в тару. Машина снабжена шприцевым устройством для окончательной мойки овощей на транспортёре чистой водой и насосом для подачи воды в это устройство и заполнения ванны. Рабочие органы М. о. м. приводятся в действие электродвигателем мощностью 2,8 квт.Производительность её до 2 т/ч.

Моечная овощная машина: 1 - загрузочный ковш; 2 - моечный барабан; 3 - шприцевое устройство; 4 - транспортёр; 5 - электродвигатель; 6 - насос; 7 - водяная ванна.

Можайск

Можа'йск,город областного подчинения, центр Можайского района Московской обл. РСФСР. Расположен на р. Москве. Ж.-д. станция в 110 кмк З. от Москвы. В 4 кмот города на р. Москве создано Можайское водохранилище.20,3 тыс. жителей (1970). Впервые упоминается в Никоновской летописи под 1231; удел Черниговского, а затем Смоленского княжества. В 1303 М. вошёл в состав Московского княжества; являлся укрепленным пунктом, прикрывавшим Москву с З. После ликвидации Можайского удела (1493) М. - уездный город (с 1708 - Московской губернии). В 14-16 вв. ремесленно-торговый пункт. В 20-х гг. 17 в. воевода Д. М. Пожарский построил каменный кремль. В 12 кмот М. произошло Бородинское сражение 1812.Во время Великой Отечественной войны 1941-45 в ходе упорных боев был захвачен 19 октября 1941 немецко-фашистскими войсками и разрушен. Освобожден 20 января 1942. После войны восстановлен. Пищевая промышленность (мясокомбинат, молочный завод и др.), швейные фабрики. Строится полиграфический комбинат. Близ М. - медико-инструментальный завод. Сохранились оборонительные земляные валы кремля и соборы: одноглавый Петропавловский (Староникольский; кирпичный с белокаменными деталями, построен в 1849 на основе собора конца 14 - начала 15 вв.) и Никольский (1802-14 приписывается архитектору А. Н. Бакарёву; псевдоготика), с 4 лёгкими башенками-беседками по углам и богатым белокаменным убранством фасадов. Церковь Иоакима и Анны (начало 15 в., перестраивалась в 16 и 18 вв.). На окраине М. - Лужецкий монастырь с постройками 16-19 вв.

  Лит.:Власьев Н. И., Можайск в его прошлом, в сборнике: Можайский уезд Московской губернии, Можайск, 1925; Косточкин В. В., Старым смоленским трактом, М., 1972, с. 24-57.

Можайск. Никольский собор. 1802-14. Приписывается архитектору А. Н. Бакарёву.

Можайский Александр Федорович

Можа'йскийАлександр Федорович [9(21).3.1825, Роченсальм, ныне Котка, Финляндия, - 20.3(1.4).1890, Петербург], русский исследователь и изобретатель в области создания летательных аппаратов тяжелее воздуха. В 1841 окончил Морской кадетский корпус. В 1841-62 и 1879-82 служил в военно-морском флоте, в 1862-79 - в гражданских ведомствах по проведению крестьянской реформы. В 1882 вышел в отставку в чине генерал-майора (с 1886 контр-адмирал). С 1856 интересовался вопросами летания: всесторонне изучал полёт птиц, воздушных змеев, работу воздушных винтов, а также начал исследования возможности создания летательного аппарата тяжелее воздуха. В 1876 с успехом демонстрировал полёты своих моделей.

  3 ноября 1881 (по заявке от 4 июня 1880) получил первую в России привилегию на изобретённый им «воздухолетательный снаряд» (самолёт). В 1881 начал постройку самолёта с двумя паровыми машинами мощностью 20 и 10 л. с. (на военном поле в Красном Селе под Петербургом). Постройка в основном была завершена летом 1882. Официальные документы о полёте на этом самолёте не сохранились. Описания, относящиеся к 1909 и более позднему времени, свидетельствуют о том, что попытка полёта окончилась неудачно.

  Летательный аппарат М. представляет интерес как одна из первых практических попыток построить самолёт, пилотируемый человеком.

  Лит.:Александр Федорович Можайский - создатель первого самолета. Сб. документов, М., 1955; Шавров В. Б., История конструкций самолетов в СССР до 1938 г., М., 1969.

  В. Б. Шавров.

Можайское водохранилище

Можа'йское водохрани'лище,образовано в 1960-62 плотиной Можайского гидроузла в верхнем течении р. Москвы, выше г. Можайска, на территории Московской обл. Площадь 31 км ² ,объём 0,24 км ² ,длина 47 км,наибольшая ширина 3,5 км,средняя глубина 6,5 м.Уровень М. в. колеблется в пределах 13 м.В состав сооружений гидроузла входит ГЭС. Создано для улучшения водоснабжения г. Москвы и для многолетнего регулирования стока р. Москвы. Туризм, спортивное рыболовство.

Можга

Можга',город республиканского (АССР) подчинения в Удмуртской АССР. Ж.-д. станция на линии Казань - Агрыз, в 96 кмк Ю.-З. от г. Ижевска. 38,9 тыс. жителей (1970). Вырос за годы Советской власти из небольшого посёлка, возникшего в середине 19 в. (город - с 1926). Стекольный, дубильно-экстрактовый и машиностроительных деталей заводы, лесопильно-мебельный комбинат. Ветеринарный техникум, медицинское и педагогическое училища.

Можжевельник

Можжеве'льник(Juniperus), род хвойных растений семейства кипарисовых. Однодомные или двудомные вечнозелёные деревья и кустарники, прямостоячие или распростёртые по земле. Листья супротивные или в мутовках, у одних видов чешуевидные, тесно прижатые к побегам, у других - острые, игловидные, отстоящие. Зрелые семенные шишки мясистые, созревают на 1-й, 2-й или 3-й год. М. растут в подлеске светлых лесов, по опушкам, на открытых местах, песках, по сухим каменистым склонам гор, образуя заросли. Около 60 видов в Северном полушарии. В СССР - около 20 видов; из них 8 на Кавказе и 7 в Средней Азии, где они известны под названием арча. В лесной зоне широко распространён М. обыкновенный (J. communis) - двудомный кустарник или деревцо 1-5 мвысотой с игольчатыми листьями, расположенными в мутовках по 3.